Streulichttomografie

In dieser Arbeit wird ein Verfahren der optischen Tomografie vorgestellt, welches es mit Licht ermöglicht diffuse Objekte, wie zum Beispiel weiches, menschliches Gewebe, zu untersuchen um Inhomogenitäten zu detektieren, die sich optisch im Absorptions- oder im Streukoeffizienten vom umgebenden Gebiet unterscheiden. Die Amplitudenabschwächungen und Phasenverzögerungen zu den an anderen Stellen ausgekoppelten Signalen beinhalten Informationen über die optische Struktur des Inneren der Probe. Zur schnellen und unkomplizierten Aufnahme eines Datensatzes, der aus mehreren Einzelmessungen von Amplitudenabschwächungen und Phasenverzögerungen besteht, wurde ein Scan-Kopf entwickelt, der mit Quelle und Detektor versehen über die Probe geführt wird. Die Anzahl und die geometrische Verteilung der Messstellen wurden für den entworfenen Messaufbau und die untersuchten Proben optimiert. Schließlich musste ein mathematisches Verfahren weiterentwickelt werden, um mit vertretbarem Aufwand aus dem gewonnenen Datensatz für bestimmte Geometrien und optische Eigenschaften eines Messobjekts Schnittbilder zur Lokalisierung von Einschlüssen berechnen zu können. Im ersten Teil der Arbeit wird die Theorie der Lichtausbreitung in diffusen Medien ausführlich beschrieben und eine Möglichkeit aufgezeigt, die in Amplitudenabschwächungen und Phasenverzögerungen enthaltenen Informationen messtechnisch zu nutzen. Schließlich werden Finite-Elemente-Simulationen von Proben mit verschiedenen Einschlüssen und Messungen an ähnlichen, realen Proben durchgeführt und die Ergebnisse miteinander verglichen. Eine Untersuchung der Möglichkeiten zur praktischen Anwendung dieses Systems rundet die Arbeit ab.